纺织技术 | 棉纺锭子在细纱高速化、自动化变革中的应用

1、为什么要走高速化纺纱

首先，高速化是提高生产效率的关键。在纺纱过程中，提高细纱机的速度能够直接增加产量。通过优化设备、工艺、配置，实现细纱机的高速运转，可以在相同时间内生产更多的纱线，提高企业的产能。

再者，随着劳动力成本的上升，通过提高纺纱速度来减少用工数量和时间，可以降低企业吨纱工费。

此外，棉纺细纱高速化也是技术进步和行业发展的必然趋势。采用先进的传动系统、加捻卷绕机构和集体落纱装置等，可以实现细纱机的高速、稳定运转，提高生产效率和降低成本。

1.1 高速化纺纱技术路线

1.1.1 原料选配

原料选配是细纱开高速的根本。需根据纺纱品种定位，通过严格筛选原料，确保原料质量符合高速纺纱的要求。

1.1.2 工艺流程优化

优化工艺流程，确保前纺高速度、高效率；细纱优质、高速、高效；络筒同样优质、高速、高效。

1.1.3 工艺设计与管理

在满足质量要求的前提下，细纱工艺配置需松紧适度，精确把握。通过优化速度分布，减少低速段长度，提高平均锭速。

1.1.4 操作管理

细纱机台状态稳定，应严格按照清洁进度保证清洁到位，加强巡回检查，及时掏白花，减少飞车现象。

1.1.5 空调管理

空调系统的稳定性对细纱高速稳定顺利生产具有重要作用。应根据室外天气变化提前采取预警措施，及时调节空调，确保车间温湿度适宜，减少细纱断头。

1.1.6 细纱设备选型

细纱主机、专件器材的配置必须能满足高速要求。在设备选型时，应注重有关适应高速的配套专件器材。如锭子，应选用具有多层级减振结构设计的锭子产品。

河南二纺机YD8100型系列高速纺纱锭子是配用Xinyang-NASA双弹性锭胆，该锭胆具有双层级缓冲减振阻尼结构，第一层级减振为金属弹性管+多层油膜阻尼器减振结构，性能稳定可靠；第二层级减振为弹性结构元件+阻尼油阻尼减振配合，实现独特的缓冲吸振、降噪的效果。

双层级阻尼减振系统极大地提升了锭子对振动能量的吸收能力和响应速度，使锭子在高速运转时更加平稳。与YD6100系列的单层级减振阻尼系统，相同工况条件下，YD81锭子单锭噪声比YD61低4～5dB；降低了环境噪音，改善环境条件。同时，由于锭胆与锭脚采用了柔性连接，使得锭子运转时锭杆对上轴承的压力减小，可以有效降低高速运转时锭杆对轴承的冲击力，延长锭子的使用寿命。

配用合适的卷装、优质的器材，适用速度范围在20000～25000r/min。

1.2 高速纺纱项目应用

1.2.1 安徽华茂集团新天柱纺织

使用河南二纺机双弹性高速锭子，型号：YD8110RF（Js）-18.5 NL ，6.6万锭，配同和TH698 细纱机，180mm纱管，纺纱品种纯涤20～70S，其中60S最高锭速22600r/min。2025年1月份纯涤62S纺纱品种最高锭速至23000r/min，平均锭速达到22706r/min。

1.2.2 库车利华纺织有限公司

使用河南二纺机双弹性高速锭子，型号：YD8111FV（Js）-19 M25NL ，23.52万锭，配贝斯特BS572M细纱机，190mm纱管，纺纱品种普梳纯棉32～40S，其中40S平均锭速21600r/min，最高速度开到22400r/min。

1.2.3 新疆世博棉纺织有限公司

使用河南二纺机双弹性高速锭子，型号：YTD8111FV-19 M25NL，10万锭，配贝斯特BS572M细纱机，190mm纱管纺纱品种精梳纯棉60S，平均锭速20500r/min，最高速度开到22400r/inm。

1.2.4 新疆九色鹿纺织有限公司

使用河南二纺机双弹性高速锭子，型号：YTD8111FV-19 M25NL，8.5万锭，配贝斯特BS572M细纱机，190mm纱管，纺纱品种精梳纯棉60S，最高速度开到22000r/min。

1.3 细纱机提速改造探讨

前面提到过，高产是提高企业经济效益的最基本措施，实现高产的最直接措施就是高速化。新建高速纺纱项目，大多采用高速化设备与生产流程配置。对于存量的老设备短车细纱机及长车细纱机提速改造，正确选用锭子及卷捻器材也是设备管理中的关键。并不是所有的锭子都适用高速，也不是所有品种的纱线生产都可以纺纱高速化，要考虑到经济速度，以满足设备状态与质量、产量及成本指标间的平衡。

1.3.1 改造提速，选用锭子建议

（1）在合适提速的条件，选用小锭盘锭子，比如Φ22mm→Φ20.5mm→Φ19mm→Φ18.5mm并且锭带直径由大变小有明显的节能效果，降低设备振动。

（2）选用新型平底结构锭子。平底型锭子由于其独特的结构设计，使锭杆下轴承档与下轴承之间形成流体动压油膜，润滑状态大为改善；具有自动调整中心功能，使锭子具有很强的高速稳定性，有效地克服传统结构锭子在高速运转中易产生的轴向窜动、锭杆偏离中心位置引起的低频振动等；在15500r/min以上速度，优先选用平底锭子。

（3）集体落纱长车，尖底换平底YD6100型锭子，仍然配用210mm纱管，最高纺纱速度18000r/min，若想达到19500r/min，建议选用YD8100型双弹性高速锭子。

提速的最终目的是企业效益的最大化。而细纱是决定生产效率最关键的工序。对于老设备来说，提速就要考虑细纱工序的纺纱过程中如何提高劳动生产率。同时也要与质量、能耗、物耗等指标进行利弊平衡，分步实施，最终带来生产效率的提高，企业竞争力的增强。

2、细纱机自动化、集体落纱

细纱机自动化、集体落纱是一种高效、省时、省力的纺纱技术，它可以显著提高生产效率和产品质量，降低生产成本。它取消了传统的人工落纱环节，实现了整个细纱纺纱过程的自动化。

细纱机自动化、集体落纱主要通过传感器和事先编程来实现机械运动。当集体落纱装置接收到细纱机的落纱信号后，会自动将机器两侧的纱管同时拔起，然后把空管插入锭子，同时完成空满管的输送及处理。

2.1 铝套管锭子与集体落纱

铝套管锭子改变了与纱管的配合方式，适应了自动化插拔纱管需求，具有更高的稳定性和耐用性，因此被广泛应用于细纱集体落纱细纱机。

通过优化锭胆结构设计、铝杆盘优化，改变摩擦和润滑状态，配用合适的卷装，铝套管锭子稳定性高，有利于细纱机自动化功能的发挥。

因此，在纺纱企业的设备升级和技术改造中，铝套管锭子在集体落纱中大量应用。

2.2 集体落纱自动化改造项目大量配套应用

自2018年以来，国内大、中型企业集体落纱改造项目约70%均配用河南二纺机公司锭子。

（1）天虹国际集团有限公司60万锭子改造项目配用河南二YD6111FA-19/YD6111FV-19/YD4211FA-22NL铝套管锭子；

（2）无锡一棉纺织集团有限公司16万锭子改造项目配用河南二纺机YD6111F（S）-19/YD6111F（S）-19NL铝套管锭子；

（3）百隆东方股份有限公司36万锭子改造项目配用河南二纺机YD6110R（Jn）-19/YD6111F（Jn）-19铝套管锭子；

（4）江苏大生集团有限公司12万锭子改造项目配用河南二纺机YD6111FC-20.5/YD6111FC-19铝套管锭子；

（5）齐鲁宏业纺织集团有限公司17万锭子改造项目配用河南二纺机YD4211FA-20.5/YD6111FA（S）-20.5铝套管锭子；

（6）福建长源纺织有限公司11.6万锭子改造项目配用河南二纺机YD6111FA-20.5NL铝套管锭子；

（7）福建金泰纺织有限公司12.8万锭子改造项目配用河南二纺机YD4211FC-20.5/YD4211FA-20.5铝套管锭子。

2.3 低支纱与锭子功能

2.3.1 低支纱

是指纱支较低的纱线，一般20支以下的纱线被称为低支纱。低支纱的纱线较粗，多用于制作较为耐用、厚实的衣物或面料，如牛仔布以及高强度耐用面料等。

为了适应纺织业用环锭纺纺低支纱的需求，河南二纺机相继开发并推广的YD4200、YD4300系列纺低支纱铝杆锭子，该系列锭子特点是运转平稳，适用低速大卷装，承载力提高，转速和纺纱产量能达到预期目标。

现就棉纺细纱机纺低支纱中锭子选型的原则及相关问题介绍如下：

（1）锭子锭胆结构的选择

细纱锭子承载能力高是纺低支纱的先决条件。要考虑锭胆支撑距、上轴承刚度、杆盘刚性等因素。如果锭子在满负载和纱线张力的共同作用下出现干扰性振动，将严重影响纱线质量，纱线断头增多，锭子寿命也大大降低。所以应选用承载能力较好的细纱锭子，适当增加上下支承的距离，可进一步提高锭子的承载能力和稳定性。

YD4200系列下支承采用大螺距金属弹性管加纵向缓冲装置，提高了锭子轴向和径向减振能力，同时提高了锭子承载能力。

YD4300系列下支承除具有YD4200系列下支承优点外，由于上下支承的距离为135mm，进一步提高锭子承载能力，可适用230～250mm纱管，尤其低支、低支包芯纱等。

低支纱、低速大卷装时（210mm及以上纱管），不适宜选用100mm支撑距的平底结构锭子，青泽公司推荐的是CS2112平底锭胆，支撑距120mm，上轴承内径Φ7.8mm。

（2）杆盘结构型式的选择

纺低支纱锭子杆盘结构型式一般选用铝杆型式。虽然光杆锭子使用方便，价格较低，但由于锭子与纱管配合方式的影响，纺低支纱时在卷装及纱线张力的共同作用下，落纱时拔管较困难；且铝杆锭子较光杆锭子刚性好，纺低支纱时能承担较大的卷装及纱线张力。

（3）带轮直径大小的选择

纺低支纱时，锭盘带轮直径应限定在较大范围内，受纱线张力作用，锭带与锭带接触面积不同，打滑率不同，锭速差异增大，造成纱线捻不匀率增大。一般推荐选用YD4200系列铝杆锭子带轮直径为Φ24～Φ22mm；选用YD4300系列铝杆锭子带轮直径为Φ26mm，要求不能小于Φ24mm，尤其包芯芯纱根数多时。

（4）锭子割纱器配置问题

纺低支纱时，纱线强力较高，必须配置割纱器。割纱器外径应与纱管大头外径相匹配，在钢领内径许可的前提下，应尽量增大割纱器外径，增强断纱效果，

（5）卷绕尺寸的选择

低速大卷装配置。一般认为纱管与锭子钢领的尺寸关系为：

（纱管大头外径+纱管小头外径）/2：钢领内径=0.5

钢领内径：纱管长度=1：5

（6）纺低支纱品种与锭子转速关系

为防止纺低支纱大纱时出现干扰性振动，同时由于低支纱捻度较低，前罗拉转速高，不便于捻度的传递，易出现捻不匀，应根据低支纱支数限定锭子的最高转速。

（7）细纱机因素

纺低支纱，当锭距为70mm时，选用YD4200铝杆锭子，钢领内直径应小于46mm，纱管长度不大于230mm。超过该尺寸应选用75mm锭距细纱机，进一步增大卷装应加装气圈环。选用YD4300铝杆锭子，主要目的是增大细纱卷装，应配置75mm锭距细纱机，并加装气圈环。要求细纱机能实现无级变频调速，使各纺纱时段的纺纱速度能分别设置，有效提高中纱时的锭速，方能提高细纱产量。

（8）钢领钢丝圈因素

纺低支纱时，纱线卷绕速度也同比提高，钢丝圈在钢领跑道的线速度也随之增大，计算公式为：

V≈πnd/(1000×60)

式中：V—钢线圈线速度，单位为m/s。

n—锭子转速，单位为r/m。

d—钢丝内径，单位为mm。

应根据选择钢领内径不同，计算钢丝圈线速度，否则断头就会大幅增加，出现钢丝圈烧毁、飞圈现象、钢领快速衰退等问题。一般要求钢丝圈线速度V≤38m/s，超过该值时，须通过降低锭子转速或减小钢领内径的方式满足要求。

（9）纱管因素

由于纱管与锭子配合且随锭子以相同速度高速回转，要求纱管尺寸精度与锭子有良好的配合外，还要求纱管具有弯曲小、刚性好，具有良好的动平衡性，应注意纱管的材质，采购名优纱管，剔除已弯曲变形、磨损、碰伤、开裂的纱管。一般要求纱管质量优于国家标准，顶端空管平均振幅≤0.20mm，且中、下部振幅小于顶端振幅。

（10）管理因素

日常加强细纱工段的设备维护，加强小平车工作，保证加捻、卷绕系统的所有专件处于较好的工作状态。

2.3.2 锭子留尾纱与断纱功能

锭子留尾纱功能是集体落纱细纱机中的一个重要环节。留尾纱的目的是为了在落纱拔管纱时，确保有一部分纱线留在锭子上，以便在插空管时能够顺利接续，减少开车断头率，以满足连续化、自动化生产。

传统的留尾纱方式为在锭盘上轧制网纹，以增加对纱线的摩擦力。然而，这种设计可能会导致部分尾纱头在正常纺纱过程中被释放甩出，但仍有一部分会缠绕在锭盘上，对纱线质量、锭子耗能以及插拔管效果产生不良影响，为解决这一问题，满足用户不断提升的使用要求，河南二纺机推出多种留尾纱装置产品可供用户选择，具体类别及使用特点如下：

（1）龙牙夹纱器（CROCO_doff）：Novibra公司产品，落纱时钢领板下降至夹纱器夹纱区域，尾纱缠绕3/4圈，当锭速降至2500r/min，夹纱器闭合夹持纱线，落纱完成重新开车，锭子速度上升至（普通夹纱器8000r/min左右）（专纺低支纱夹纱器6000r/min左右）时，夹纱器自动打开，然后逐步释放尾纱头。

（2）机械式夹纱冠（CLAMPING_CROWN）：半自动式夹纱冠，需细纱机钢领板主动传动装置配合，落纱时通过钢领板下压，打开夹纱冠，然后钢领板快速上升，夹纱器闭合，从而达到留尾纱的效果。

（3）粘纱器（Spindle Sealing Band）：一种新型结构材料，通过排列的刷毛粘附纱线，达到留尾纱的效果，留尾纱缠绕少，锭子运转时大部分尾纱受气流影响能自动变成棉絮脱落或甩出，减少残留，延长尾纱清理周期。

需要特别说明的是以上几种结构方式，需要设备的动作（钢领板升降、锭子刹车）与机械、电气的精准配合，以保证锭子留尾纱部位的精准绕纱、缠绕，实现尾纱自动脱落。

3、锭子的节能与省油

3.1 锭子节能原理

棉纺行业是能源消耗的大户，细纱车间是纺纱厂耗电最多车间，其装机容量约占纺纱厂总装机容量的60%以上，细纱机动力消耗一般占全厂的60～70%，减少细纱机的耗电能直接降低吨纱用电消耗，所以高节电性能是细纱机不断研究与发展的方向。

据有关资料介绍，细纱锭子在整个机台的耗能约占细纱机耗能的40%左右，那么要想解决锭子耗能，就要先了解锭子耗能的一些主观因素，在锭子的运行过程中，能量损失主要来自于摩擦、空气阻力、振动以及不必要的热量产生。为了降低这些能量损失，可以采取以下节能原理：

3.1.1 改变锭子锭胆结构

传统尖锭底锭子向平锭底锭子转变，YD61系列平锭底锭子锭胆采用流体动压润滑结构原理，这种结构克服了传统尖锭底锭子速度达到一定程度产生轴向窜动，造成锭子运转不稳定的缺陷；动压润滑结构在锭杆高速运转时形成动压油膜，改善下轴承摩擦与润滑状态，有利于减少锭子摩擦，高速时尤为明显。锭尖采用SR30大球面结构，相比尖锭杆与锭底之间的接触应力减少了80%；上下支承距为100mm，相对于传统的120mm缩短20mm，缩短上下支承的距离后，减少锭杆与锭胆内润滑油之间的摩擦和循环能量的损耗，有利于高速节能。

3.1.2 小锭盘、改善传动系统

在保持同样锭速的条件下，减小锭盘直径可降低主轴转动速度，减小传动系统变形与摩擦、振动，从而达到整机节能效果。假设若保持锭速16000r/min不变，将锭盘直径从Φ22mm减小至Φ20.5mm，那么主电机转速可降低7%左右。

3.1.3 优化配置、小卷装

在环锭细纱机上，卷装与速度成反比，既有“大卷装、低锭速”“小卷装、高锭速”“中卷装、中锭速”的规律，这是环锭纺现行锭子结构决定的，因为随着卷装增大，锭子动态偏心载荷变大，悬臂支撑的锭子结构难以适应高速运行，会增加锭子的振动，而小卷装高锭速时，锭子动态偏心载荷小，锭子有条件适应高锭速运行，不仅有利于减小张力和降低断头，也有利于降低功耗。

3.2 锭子的节油原理

锭子内腔的润滑油主要起到的作用是润滑和减振阻尼，且会随着锭子的运转随之挥发和损耗，以及磨损污染，所以要定期加油换油。锭子的换油周期与锭速、润滑油的品质、纺纱品种、车间环境温湿度、初期加油、管理状况、纱管质量等因素有关。

河南二纺机设计开发了一种密封结构元件（专利号：ZL202020778193.4），利用迷宫密封原理，使得锭子油在形成油雾后被有效密封并聚集形成油滴回落到锭腔中，避免了锭子油的流失，较传统密封结构锭子换油周期延长4～6个月。

锭子的节能与节油不仅有助于降低生产成本，提高经济效益，还能减少对环境的影响，促进纺织工业的可持续发展。

4、结语

河南二纺机愿以优质的产品，持续提升的质量，满足不断创新与变化的用户需求！助力纺纱企业实现高质量发展！

作者：曹秀成 张昊（河南二纺机股份有限公司）

编辑： 中国纱线网，转载请注 明出处

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